光傳輸網絡的網管系統研究

李德軍　涂婷婷

摘? 要：文章介紹了光傳輸網絡及其管理現狀，并基于光傳輸網絡網管系統的研究與建設需求，參考電信管理網（TMN）管理框架、管理功能分層結構、XML模型定義方法和Web Services分布式軟件技術框架，從組織結構、管理功能、信息模型、管理接口等方面提出了光傳輸網絡網管系統的設計思路，這些研究成果可用于指導網管系統的開發、建設，以提高光傳輸網絡的管理維護效率。

關鍵詞：光傳輸網絡;網絡管理系統;Web Services

中圖分類號：TN929.1? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）02-0065-03

Abstract：In this paper，the present situation and the existing problems of network management for optical transmission network is introduced，and based on the research and construction requirement of network management for optical transmission network and with reference to Telecom Management Network（TMN） management framework，the layered structure of management function，XML model definition method and Web Services distributed software technical framework，the design ideas of network management system for optical transmission networks are put forward from the aspects of organization structure，management function，information model，management interface. These research findings can be used to guide the development and construction of network management system，in order to improve the efficiency of management and maintenance of optical transmission network.

Keywords：optical transmission network;network management system;Web Services

0? 引? 言

傳輸網是電信運營企業的基礎網絡，其好壞直接制約著電信網絡的發展。近年來，隨著我國電信業務的飛速發展，大容量光傳輸網絡的建設已經覆蓋我國大部分國土面積。由于對信息需求的不斷增加，光傳輸網絡在傳輸速度和質量、運行的可靠性和靈活性等方面都在不斷改進[1]。但是，由于受到各種條件的制約，光傳輸網絡建設形成了一個包含眾多設備廠家和多樣設備類型的復雜網絡，迫切需要建設適應多廠商環境、完備、有效的光傳輸網絡管理系統，以保證傳輸網經濟、高效、安全地運行。

本文基于光傳輸網絡管理現狀，從組織結構、管理功能、信息模型、管理接口等方面闡述了光傳輸網絡網管系統的研究成果。

1? 光傳輸網絡及管理現狀

1.1? 被管網絡設備

這里以SDH光傳輸網絡為例，主要的被管網絡設備包括：

（1）終端復用器（TM）是線路終端設備，把多路低速信號復用成一路高速信號，并完成光/電轉換及其逆過程;

（2）分插復用器（ADM）是光同步數字傳送網（SDH）應用最多的設備，具有靈活的插入/分出光信號的功能，可作為插入和提取光信號的復用設備，靈活地進行網絡組織;

（3）再生中繼器（REG）具有信號放大的作用，主要功能包括對傳輸信號的均衡放大、定時提取和判決處理等，再將光信號傳遞給下游方向，實現長距離傳輸目標;

（4）數字交叉連接設備（DXC）是SDH傳送網中非常重要的多功能傳輸設備，具有強大的交叉連接能力和豐富的軟件功能，具有對復雜網絡的自動保護與恢復功能，主要由交叉連接網、接入端口和監控單元三部分組成，目前在我國更多地用于網絡樞紐和有多個方向路由的節點上。

1.2? 網絡拓撲

在SDH網絡中，通常采用線形、星形、樹形、環形和網孔形等多種網絡結構，如圖1所示[2]。

環形網絡因其結構簡單，且在系統故障時具有自愈功能，這對現代大容量光纖網絡至關重要，所以受到人們的廣泛關注，目前我國大多數軍/民用光纖網絡均采用環形作為最基本的結構形式。在實際應用中，如果單獨采用某一種拓撲結構通常難以滿足要求，應將一種以上的拓撲結構相互結合，以提供一個經濟、可靠、靈活及結構合理的網絡。

1.3? 網絡管理現狀

在光傳輸網絡的建設過程中，各設備廠家提供了各自的網元（EMS）/子網管理系統（SNM），對其設備進行監控管理，如華為公司的iManager T2000子網管理系統，NEC公司的INC100網元管理系統等。這些管理系統在建設初期發揮了重要的作用，但隨著網絡規模的擴大及各種條件制約，在同一傳輸網絡中出現了眾多廠家的設備，設備類型趨于多樣化，管理的電路、設備、資料等各項內容成倍增長，給管理維護工作帶來了很大壓力。

光傳輸網絡管理系統研究與建設需求主要源于以下幾方面考慮[3]：

（1）光傳輸網絡建設規模達到一定程度后，網絡的經濟效益和社會效益將主要體現在網絡的運維管理水平;

（2）從全局的角度監視網絡運行情況，分析和評估網絡運行質量，為宏觀調整和優化網絡提供科學依據;

（3）充分利用網絡資源，從全網的角度實現跨廠家、跨子網的資源調度;

（4）提供全網設備的維護管理，避免各廠家設備網管分散維護帶來的維護效率低下問題;

（5）網管技術研究的重點從網管協議轉向工程化、實用化方向，以解決系統的可持續性發展及建設問題。

這時就迫切需要建設多廠商環境下的網絡管理系統，利用各廠商提供的網元/子網管理系統，對光傳輸網絡進行綜合、統一管理，對網絡資源進行統一規劃、調配，達到網絡資源的高效利用和網絡的可靠、穩定運行。

2? 網絡管理系統設計

2.1? 網管系統的組織結構

參照電信管理網（TMN）的分層管理結構，網元管理層的管理功能由各廠家提供，業務管理層只有很少的標準，事務管理層幾乎無標準可用，因此，光傳輸網絡網管系統將主要定位于網絡管理層，是基于各設備廠家提供的網元管理系統構建的上層網絡管理系統（NMS），其組織結構如圖2所示。

基于管理簡單的原因，在子網管轄范圍內，網元設備、網元/子網管理系統通常由同一廠家提供，圖中的A、B、C三個廠家組成了三個不同的子網，具備相應的網元（EMS）/子網管理系統（SNM），通過接口適配器與網管系統互聯，它們之間為標準開放的接口，傾向基于Web Services的。隨著網絡規模和覆蓋范圍的增大，網管系統可以采用分級的管理結構，上下級之間也是標準開放的接口。

2.2? 管理功能

光傳輸網絡網管系統的管理功能為網絡層管理功能，主要包括網絡監控、資源管理和調度、網絡分析、系統管理等功能。

2.2.1? 網絡監控功能

提供對光傳輸網絡和設備運行情況的實時監控功能，使網絡維護人員能及時處理網絡和設備運行中的故障告警，保證網絡正常運行。網絡監控功能又可細分為以下幾個方面：

（1）故障管理：對設備運行中的故障告警進行管理，包括告警監視呈現、告警上報、告警等級管理、故障診斷、故障測試與校正等;

（2）性能管理：自動采集網絡性能數據，進行性能監視告警，為網絡性能分析提供數據支撐，包括性能監測、性能數據上報、性能門限管理等;

（3）拓撲管理：獲取網絡拓撲數據，自動呈現光傳輸網絡拓撲結構。

2.2.2? 資源管理和調度功能

全面了解光傳輸網絡中各種資源的使用和分布情況，提供網絡資源的管理、調度功能，為合理利用和調整資源提供依據。資源管理和調度功能又可細分為以下幾個方面：

（1）資源管理：自動獲取或人工錄入網絡資源數據，支持資源查詢、統計;

（2）資源調度：根據當前資源使用情況進行資源的調度，包括對通道的調度、光纖的調度、電路的調度等，自動或人工完成調度預案;

（3）配置管理：提供對網絡和設備運行參數的配置功能，包括子網、設備、通道等參數的查詢和修改。

2.2.3? 網絡分析功能

采集并分析網絡運行數據，掌握網絡實際使用和運行情況，為網絡規劃、調整提供決策依據。網絡分析功能又可細分為以下幾個方面：

（1）故障/性能分析：分析一段時期以來網絡的故障、性能運行數據，為網絡的評估、優化、調整提供依據;

（2）資源使用分析：分析網絡資源在全網的使用數據和網絡發展趨勢，為網絡資源的優化配置提供數據支持。

2.2.4? 系統管理功能

提供對網管系統本身的各種管理功能，保證網管系統安全、正常運行。系統管理功能可細分為以下幾個方面：

（1）安全管理：包括用戶登錄認證、用戶權限管理、操作日志管理和被管系統發現接口安全性漏洞時的安全告警上報;

（2）數據備份、恢復：實現網管系統數據的備份、恢復操作，防止數據意外丟失和破壞;

（3）系統監視：實現網管系統本身運行情況的實時監視，具備系統日志功能。

2.3? 管理信息模型

光傳輸網絡的管理為了實現不同類型管理系統之間的互操作，必須對管理信息的一致性加以規范，使得對被管網絡對象有共同的描述。光傳輸網絡網管系統從網絡管理層的角度出發，考慮的是如何從物理上和邏輯上表示網絡的信息，如網絡設備間如何相關、如何拓撲互連、如何配置等，因此網絡管理層的信息模型將是面向軟件和應用的，區別于網元管理層面向硬件和面向協議的信息模型，具有更好的復用性，是組建高層網管的基礎。

當前被廣泛采用的管理信息模型及描述語言包括CMIP/ GDMO/ASN.1、SNMP/SMI和基于Web服務/XML的管理信息模型等。光傳輸網絡結構復雜，包括不同廠家的子網、不同類型的設備，管理層次包括網元、網絡等不同管理層次。因此，光傳輸網絡的管理信息建模需要針對網絡特點，從不同視角分析管理需求，采用適合SDH網絡管理信息模型的建模方法，選用通用性強、表述準確、擴展性強的管理信息模型描述語言，側重于管理信息的通用描述和信息共享。基于XML Schema的模型定義方法允許開發者創建特定領域的標記，生成具有一定語義表示能力的結構化的XML文檔，具有較強的靈活性和擴展性，適用于光傳輸網絡網管系統管理信息模型的建立和描述。

2.4? 管理接口

網管系統接口可分為北向接口和南向接口。北向接口是網管系統與上級網管之間的信息交互接口，用于向上級網管系統提供告警信息、配置參數和性能數據，主要包括CORBA、Web Services、XML、數據庫接口等;南向接口是網管系統與網絡設備之間的信息交互接口，主要包括Q3、SNMPv1/SNMPv2c、CORBA等。各廠家對于網元管理系統（EMS）的南向接口功能已開發得比較完善，但各廠家EMS系統向NMS系統提供的北向接口的標準還不統一，為此，EMS將通過接口適配器與NMS連接，如圖2所示，提供標準開放的接口，以實現網管系統對光傳輸網絡綜合、統一的管理。

光傳輸網絡網管系統依據TMN管理框架，采用Web Services+XML開放管理接口。Web Services是一種分布式軟件技術框架，為分布應用進行簡單的可共同操作的消息收發提供了基礎，特別適合于網管系統的集成。Web Services由一系列描述面向服務的分布式軟件體系結構的標準集合起來，其協議棧如圖3所示。

基于Web Services的技術架構具有如下優勢：

（1）基于標準的，不再需要對專有的解決方案進行投入，避免了受制于個別廠商;

（2）支持解決方案間的互操作，可以采用不同廠商的、具有單項優勢的產品，顯著降低系統成本;

（3）支持機構內的集成，并且可以被擴展為支持機構間和跨機構的集成。

XML被用于定義Web Services間消息的結構。XML是表示結構化信息的一種標準文本格式，正逐步被諸多網絡協議所引用，用來描述系統間的交互信息。

3? 結? 論

光傳輸網絡作為電信網的重要基礎網絡，采用集中、統一的網絡管理，無疑是減輕維護壓力，提高傳輸網管理維護效率的有效手段。本文通過對光傳輸網網管系統組織結構、管理功能、信息模型、管理接口等方面的研究成果進行分析，可有效指導網管系統的開發、建設。但網管系統的建設不是一朝一夕的，需要分階段逐步完成，后續還需要在數據挖掘、分析，加強與業務用戶的連接以提升服務質量，網絡優化及資源整合利用等方面進行深入研究，以充分發揮光傳輸網絡網管系統應有的效益。

參考文獻：

[1] 姜碧田，王輝.智能光網絡的沿革、現狀和發展 [J].通信技術，2011，44（9）：114-116+119.

[2] 付衛星.軍用SDH綜合網絡管理系統的研究 [D].西安：西安電子科技大學，2008.

[3] 陳建文，李華初，陳興渝.SDH傳輸網綜合網管系統建設的探討 [J].軍事通信技術，2008，29（4）：71-74.

作者簡介：李德軍（1984-），男，漢族，江蘇濱海人，項目經理，工程師，碩士，主要研究方向：網絡管理。